Localização da falha do transformador

• objetivo principalLocalização de falhas em transformadores: a localização de falhas em transformadores tem como objetivo determinar com precisão a natureza da falha (por exemplo, curto-circuito, circuito aberto, descarga), o componente específico (por exemplo, enrolamento, núcleo, comutador de derivação, bucha) onde ela ocorre e sua localização física, por meio de monitoramento, teste e análise sistemáticos.

• lógica de posicionamentoDescrição: seguir o princípio de “da superfície para o interior, do macro para o micro”. A primeira etapa é analisar os dados de monitoramento on-line e retransmitir informações sobre a ação de proteção para investigação inicial; a segunda etapa é realizar uma série de testes de diagnóstico elétrico não destrutivos após uma falha de energia; e a última etapa é incorporar técnicas avançadas de acústica/vibração ou realizar inspeções internas, se necessário.

• Principais métodos on-line:

  • Análise de gás dissolvido (DGA) em petróleoDeterminação da densidade de energia e do tipo de falha (por exemplo, superaquecimento, arco voltaico, descarga parcial) por meio da análise do tipo e do conteúdo do gás característico da falha.

  • Análise das ações de proteção do reléProteção de sobrecorrente: Determine rapidamente a área (interna/externa) e a gravidade de uma falha com base no tipo de proteção que está atuando (por exemplo, diferencial, gás, sobrecorrente).

• Testes off-line básicos:

  • Testes de rotina elétricaResistência CC do enrolamento: Inclui resistência CC do enrolamento, relação, resistência de isolamento, fator de perda dielétrica etc. É usada para avaliar a condutividade do enrolamento, curtos-circuitos entre voltas e a saúde do sistema de isolamento.

  • Diagnóstico de condições mecânicasAnálise de resposta em frequência (SFRA): A análise de resposta em frequência (SFRA) é o meio mais eficaz de diagnosticar danos mecânicos, como deformação e deslocamento de enrolamentos.

• objetivo final: a localização precisa da falha é a base para a formulação de um programa de reparo (reparo no local, retorno à fábrica para revisão ou sucateamento), avaliação dos danos causados pelo acidente e análise da causa da falha para evitar a recorrência de acidentes semelhantes.

I. Diagnóstico inicial de falhas: monitoramento on-line e análise de informações sobre acidentes

Após o desarme de um transformador, a primeira etapa da localização da falta não é o teste imediato em campo, mas a análise detalhada dos dados on-line anteriores ao desarme e das informações sobre a ação de proteção.

1. análise das informações de ação de proteção do relé

• Relé de gásAção de proteção (gás)Essa é a evidência mais direta que indica claramente que a falha está dentro do tanque de combustível.

  • Alarme de gás leveNormalmente corresponde a falhas latentes iniciais, como superaquecimento localizado e pequenas descargas, o que sugere uma baixa energia de falha.

  • Disparo de gás pesadoIndicação: Indica a ocorrência de uma falha grave de curto-circuito interno, produzindo um choque violento no fluxo de óleo.

• Ação de proteção diferencialIndicação: Indica que ocorreu uma falta grave de curto-circuito fase-fase ou à terra dentro da zona de proteção formada pelo TC diferencial (ou seja, corpo do transformador e buchas).

• Ação de proteção contra sobrecorrente/impedânciaSe apenas a proteção de backup funcionar, a falha pode ser externa ou interna ao transformador e requer julgamento adicional em conjunto com outras informações.

2. DGA - Análise de gás dissolvido em óleo
O DGA é o meio mais eficaz de diagnosticar falhas latentes em um transformador e analisar a natureza das falhas que ocorreram. Diferentes tipos de falhas fazem com que o óleo isolante e o papel se decomponham em diferentes temperaturas, produzindo combinações específicas de gases.

• Superaquecimento em baixa temperatura (<300°C):: produz principalmente metano (CH₄) e etano (C₂H₆).

• Superaquecimento de temperatura média a alta (300°C - 700°C)Etileno: produz principalmente etileno (C₂H₄).

• Descarga parcial (PD):: produz principalmente hidrogênio (H₂) e uma pequena quantidade de metano.

• Descarga de arco (>700°C)Gás de acetileno: produz grandes quantidades de hidrogênio (H₂) e acetileno (C₂H₂). O acetileno é o único gás de caracterização eficaz para falhas de arco.

Ao analisar as alterações nos dados do DGA antes e depois da falha e usar oTriângulo Duval Métodos gráficos equivalentes podem ser usados para determinar com precisão se a falha é de superaquecimento, descarga parcial ou arco elétrico.

II. Teste de diagnóstico elétrico e posicionamento após uma falha de energia

Depois de concluir o diagnóstico inicial e garantir que as medidas de segurança estejam em vigor, uma série de testes elétricos off-line é usada para localizar melhor a falha.

III. tecnologia avançada de localização de falhas

Para algumas falhas complexas, que podem ser difíceis de identificar com os testes elétricos tradicionais, são necessárias técnicas mais avançadas.

1. SFRA - Análise de resposta de frequência de varredura

• teoriaDescrição: O SFRA é conhecido como o teste de “impressão digital” para transformadores. Ele mede a resposta de um enrolamento injetando um sinal de varredura (Hz a MHz) no enrolamento e traça uma curva de resposta de frequência exclusiva. A indutância (enrolamentos) e a capacitância (curva a curva, camada a camada e terra) dentro do transformador formam uma rede RLC complexa, e qualquer alteração mecânica (por exemplo, deformação dos enrolamentos, deslocamento do núcleo, afrouxamento dos grampos) alterará essa rede, resultando em uma alteração na curva de “impressão digital”.

• aparelhoComparando a curva de teste de corrente com a curva de fábrica ou histórica, é possível determinar com extrema sensibilidade se o transformador sofreu danos mecânicos, bem como a gravidade e a área aproximada do dano.

2. localização da descarga parcial acústica

• teoriaDescrição: Quando ocorrem descargas parciais dentro de um transformador, são gerados sinais ultrassônicos. Essas ondas sonoras atravessam o óleo isolante até a parede do tanque.

• localizarDisposição de vários sensores ultrassônicos do lado de fora da parede do tanque, medindo a diferença de tempo (atraso) entre a chegada do sinal de descarga nos diferentes sensores e usando o valor dealgoritmo de triangulaçãoIsso permite o cálculo das coordenadas espaciais tridimensionais da fonte de descarga dentro do tanque, possibilitando a localização física precisa do ponto de descarga.

Perguntas frequentes (FAQ)

1) Qual deve ser a primeira etapa na localização da falta após um disparo do transformador?
A primeira etapa definitivamente não é o teste imediato. A primeira etapa égarantir a segurança(isolamento, teste de energia, aterramento), seguido peloColeta de informaçõesRegistre e analise detalhadamente qual proteção foi operada, o tempo de operação, a carga e as condições climáticas antes do disparo, e faça uma amostragem do transformador para análise de gás dissolvido (DGA) no óleo em primeira instância. A combinação dessas informações fornece uma avaliação básica da natureza e da extensão da falha e orienta o programa de testes subsequente.

2) Qual é a diferença entre DGA e SFRA na solução de problemas?
Eles são complementares, pois o DGA diagnostica afalha eletroquímicaque informa se um evento como superaquecimento, descarga, etc. está ocorrendo ou ocorreu dentro do transformador. E o SFRA diagnostica oFalha mecânica estruturalEle informa se o “esqueleto” do transformador (enrolamentos, núcleo, etc.) foi deformado ou deslocado por não ser capaz de suportar forças elétricas ou impactos externos. Uma falha grave de curto-circuito pode produzir tanto um arco elétrico (o DGA pode detectar acetileno) quanto uma deformação dos enrolamentos (o SFRA pode detectar uma mudança de curva).

3) Até que ponto é possível localizar a falha sem levantar o sino do transformador (abrir a caixa)?
Com o conjunto completo de técnicas de diagnóstico não invasivas descritas acima (DGA, testes elétricos, SFRA, localização acústica etc.), a grande maioria das falhas (mais de 90%) pode ser identificada em um componente específico (por exemplo, enrolamento da fase A de alta tensão) e em um tipo específico de falha (por exemplo, curto-circuito entre espiras) sem abrir a caixa. Essa localização precisa é essencial para avaliar a viabilidade de um reparo e desenvolver um plano de reparo eficiente, evitando inspeções cegas e caras fora da caixa.